齒輪非線性系統(tǒng)的數(shù)值仿真與功率流分析.pdf

1、齒輪系統(tǒng)在各種工業(yè)設(shè)備中廣泛應(yīng)用，其工作時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲是造成機(jī)器設(shè)備動(dòng)態(tài)性能惡化的主要因素之一。對(duì)齒輪系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，是齒輪系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，也是齒輪系統(tǒng)振動(dòng)噪聲領(lǐng)域研究的前沿課題和發(fā)展方向。振動(dòng)量的大小直接決定于能量輸入的強(qiáng)度，以振動(dòng)功率流對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，已在很多工程領(lǐng)域得到應(yīng)用；這種基于振動(dòng)能量分析的方法可以較傳統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)分析更好地揭示振動(dòng)系統(tǒng)的綜合動(dòng)態(tài)特性，因而受到越來(lái)越多的重視。本文

2、以羅茨風(fēng)機(jī)的振動(dòng)噪聲控制問(wèn)題為背景，對(duì)將功率流方法應(yīng)用于齒輪系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了探討，可以為分析非線性齒輪系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲，合理有效的設(shè)計(jì)齒輪系統(tǒng)參數(shù)提供有益的參考。 本文首先通過(guò)對(duì)齒輪系統(tǒng)進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，建立了單自由度非線性齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，在模型中綜合考慮了時(shí)變嚙合剛度、齒側(cè)間隙、綜合誤差等非線性因素。在動(dòng)力學(xué)建模的基礎(chǔ)上對(duì)該系統(tǒng)的振源功率進(jìn)行了分析，并探討了應(yīng)用能量分析研究系統(tǒng)非線性振動(dòng)特性的方法；對(duì)于周期運(yùn)動(dòng)，以經(jīng)典意

3、義的功率流評(píng)價(jià)其穩(wěn)態(tài)振動(dòng)強(qiáng)度；對(duì)于非周期運(yùn)動(dòng)，以時(shí)間平均功率的長(zhǎng)期趨向描述系統(tǒng)的振動(dòng)能量水平。 隨后推導(dǎo)了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程和振動(dòng)功率流函數(shù)的時(shí)域仿真算法，并利用Runge-Kutta-Felhberg方法，對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值求解。通過(guò)對(duì)非線性齒輪系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值仿真，并根據(jù)Poincare截面原理，運(yùn)用點(diǎn)映射、胞映射等圖解方法，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行判定，對(duì)時(shí)不變嚙合剛度和時(shí)變嚙合剛度齒輪系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行對(duì)比分析，研究了齒輪系統(tǒng)的周期運(yùn)動(dòng)、擬